[00837320]运动训练关键技术的生物学基础研究

该成果研究为体育学与生物医学工程交叉领域。 运动训练的主要任务是通过科学而艰苦的系统训练，在全面发展运动员身体和心理素质的基础上，最大限度的挖掘和发挥人体各方面的潜力，获取竞赛胜利为目的的活动过程。该成果跟踪运动训练近20年，从运动生物力学视角，运动生物化学视角，运动生理学视角结合不同层次的运动员的训练实践，探索影响运动训练效果的生物学因素，为科学训练提供生物学依据。 一、运动技术的生物力学诊断研究。以科技奥运和提高体育科研与运动员的训练水平为背景，以运动技术诊断三维录像分析系统为平台，构造基于运动员三维运动信息和运动参数数据库、知识库，以系统的观念来分析人体运动行为，通过人体运动行为的输入输出关系来研究运动员技术动作。综合和借鉴运动训练学、运动生物力学、图形图像学、人体解剖学以及专家系统、神经网络、信息融合等学科的研究方法，解决从信息提取、推理、到多目标参数融合与决策等一系列理论与应用的关键问题，根据国内外录像解析系统的现状与特点，针对在运动技术诊断中存在的问题，以100米跑为切入点，研制运动技术三维运动学可视化实时生物力学诊断系统。综合研究了世界优秀男子100米、女子100米、男子200米、女子200米、女子铅球、大学生女子三级跳远的生物力学技术分析与国内运动员进行数据对比，寻找技术差距，探索提高途径。 二、研究肌动蛋白和肌球蛋白与运动的关系。肌球蛋白是各类肌细胞中含量最多的结构蛋白和收缩蛋白，是构肌肉肌原纤维粗丝的基本组成蛋白，是横纹肌细胞表达最丰富的蛋白，肌球蛋白不仅是骨骼肌重要的结构蛋白和收缩蛋白，而且还有ATP酶活性，故通常也称之为肌球蛋白ATP酶。不同运动模式和运动负荷可导致肌纤维类型发生不同转变，一般认为，耐力性训练可观察到IIb型向IIa型转变，但是由IIa型转变为I型是非常困难的，耐力训练、阻力训练和速度训练后II型肌纤维的IIb向IIa转化，而在停止训练或肌肉废用后，II型肌纤维出现相反的变化，即IIa向IIb转变。除运动训练外，减少神经-肌肉的活动如太空飞行、后肢悬吊、制动、脊髓横切或脊髓损伤和增加神经-肌肉的活动(如电刺激)等以及一些激素如甲状腺素的变化也能引起肌纤维肌球蛋白重链异形体表达的变化。肌动蛋白是真核细胞内最保守、含量最丰富的蛋白质之一，作为细胞骨架和结构的主要成分，具有极其重要的细胞生理功能；其在体内一般以球形肌动蛋白和纤维性肌动蛋白(即微丝)两种形式存在，是构成骨骼肌肌原纤维细丝的主要蛋白质，参与肌肉所有的收缩活动，从而完成机体的多种机械运动。 三、有氧运动后肌肉生理指标的变化： 1、运动训练能增加NO含量、N0S活性及NOSmRNA的表达。不同运动方式对骨骼肌NO含量、N0S活性及NOSmRNA的表达的影响。常氧条件下，随着运动时间的增加，骨骼肌和血清中NO含量明显增加，低氧条件下，随着运动时间的增加，2周训练组NO含量减少，低氧条件下，随着运动时间的持续N0S活性的活性和eNOS的表达与对照组相比有显著性差异。低氧条件下，大鼠骨骼肌组织匀桨和血清中NO含量先下降后上升，N0S活性及NOSmRNA的表达含量变化规律相当。 2、通过激光诱导荧光光谱技术研究运动训练大鼠心脏、肾脏、肝脏、脂肪以及前腿肌和后腿的比目鱼肌和腓肠肌的自体荧光光谱特性。对照组和3组不同运动状态组的三维荧光光谱，主要在腓肠肌的光谱中发现了和运动相关且位于激发波长(340土10)nm和发射波长(460±10)nm区域的特有荧光峰。根据这一荧光峰可以判别其对应的荧光物质是NADH，发现运动模式与其峰强具有明显的相关性。运动大鼠腓肠肌的能量代谢强于前腿、比目鱼肌及其他脏器，且NADH自体荧光光谱特性是判断肌肉代谢程度的有效的指标之一。 3、研究了有氧训练可提高股四头肌中miRNA-24的表达水平；在训练4周时，组成型miRNA-24的表达达到顶点，有氧运动通过上调miRNA-24表达改变肌肉组织中eNOS的表达和活力，进而通过改变体内N0的水平来改变肌肉组织的代谢特点。观察有氧训练对腓肠肌微小RNA-133a、肌细胞增强因子2和成肌分化抗原表达的影响证实，有氧训练可上调大鼠腓肠肌组织微小RNA-133a、肌细胞增强因子2mRNA的表达。 该项目公开发表论文21篇，其中SCI收录2篇，MI/EI收录5篇，经同行专家论证认为“总体技术达到国内先进水平”。获2009年陕西省高等学校科学技术二等奖，2016年陕西省高等学校科学技术三等奖，获西安交通大学科学技术二等奖，项目成果在陕西省和部分高校运动队训练中得到应用，取得良好效果。该项目为运动训练关键技术提供理论依据。